תיאוריית היווצרות חדשה מסבירה את העצם הבין כוכבי אומואמואה

חוקרים חישבו שחייבת להיות אוכלוסייה מאוד גדולה של עצמים בין כוכביים כמו אומואמואה. “מהגילוי של אומואמואה משתמע שאוכלוסיית העצמים הבין כוכביים הסלעיים גדולה בהרבה ממה שחשבנו קודם”, אמר המחבר הראשי של המאמר. “בממוצע, כל מערכת פלנטרית תפלוט בסך הכל כמאה טריליון עצמים כמו אומואמואה. אנחנו צריכים לבנות תרחיש מאוד נפוץ כדי ליצור עצם מסוג זה”

מאז שהתגלה ב-2017, אווירה של מסתורין אופפת את העצם הבין כוכבי הראשון הידוע שמבקר במערכת השמש שלנו, גוף מוארך בצורת סיגר בשם “אומואמואה” (“שליח מהעבר הרחוק שמגיע ראשון” בהוואית). איך הוא נוצר ומהיכן הגיע? מחקר חדש שהתפרסם ב-13 באפריל ב-Nature Astronomy מציע תשובה מקיפה ראשונה לשאלות האלה.

המחבר הראשון יון ז’אנג במצפים האסטרונומיים הלאומיים של האקדמיה הסינית למדעים והמחבר השותף דגלס נ. סי. לין באוניברסיטה של קליפורניה, סנטה קרוז השתמשו בהדמיות מחשב כדי להראות איך עצמים כמו אומואמואה יכולים להיווצר תחת השפעה של כוחות גאות כמו אלה שמורגשים על ידי האוקיאנוסים של כדור הארץ. תיאוריית ההיווצרות שלהם מסבירה את כל התכונות הלא רגילות של אומואמואה.

“הראנו שעצמים בין כוכביים דמויי אומואמואה יכולים להיווצר באמצעות התפוררות מסיבית על ידי כוחות גאות בזמן מפגשים קרובים של גופי האב שלהם עם הכוכבים המארחים שלהם, ואז נפלטים לחלל הבין כוכבי”, אמר לין, פרופסור אמריטוס לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה באוניברסיטה של קליפורניה, סנטה קרוז.

אומואמואה, שהתגלה ב-19 באוקטובר 2017 על ידי טלסקופ הסקירה הפנורמי ומערכת התגובה המהירה 1 (Pan-STARRS1) בהוואי, שונה לחלוטין מכל דבר אחר במערכת השמש שלנו, לדברי ז’אנג. פני השטח היבשים שלו, הצורה המוארכת הלא רגילה והתנועה הלא מובנת אפילו גרמו לכמה מדענים לתהות האם הוא גשוש של חייזרים. “הוא באמת עצם מסתורי, אבל כמה סימנים, כמו הצבע שלו והיעדר פליטת רדיו, מצביעים על כך שאומואמואה הוא עצם טבעי”, אמר ז’אנג.

“המטרה שלנו היא להעלות תרחיש מקיף, המבוסס על עקרונות פיזיקליים מובנים היטב, כדי לחבר את כל הרמזים המלהיבים”, אמר לין.

אסטרונומים ציפו שהעצם הבין כוכבי הראשון שגילו יהיה גוף קרח כמו שביט. גופי קרח כמו אלה שמאכלסים את עננת אורט, מאגר של שביטים באזור הכי מרוחק של מערכת השמש שלנו, מתפתחים במרחק גדול מאוד מהכוכבים המארחים שלהם, עשירים בנדיפים ולעיתים קרובות נזרקים מהמערכות המארחות שלהם על ידי אינטראקציות של כבידה. הם גם מאוד נראים בגלל הסובלימציה של תרכובות נדיפות, שיוצרת את הזנב של השביט כשהשמש מחממת אותו. המראה היבש של אומואמואה, עם זאת, דומה לגופים סלעיים כמו האסטרואידים של מערכת השמש, וזה מצביע על תרחיש פליטה אחר.

חוקרים אחרים חישבו שחייבת להיות אוכלוסייה מאוד גדולה של עצמים בין כוכביים כמו אומואמואה. “מהגילוי של אומואמואה משתמע שאוכלוסיית העצמים הבין כוכביים הסלעיים גדולה בהרבה ממה שחשבנו קודם”, אמר ז’אנג. “בממוצע, כל מערכת פלנטרית תפלוט בסך הכל כמאה טריליון עצמים כמו אומואמואה. אנחנו צריכים לבנות תרחיש מאוד נפוץ כדי ליצור עצם מסוג זה”.

כשגוף קטן יחסית עובר מאוד קרוב לגוף גדול יותר, כוחות גאות של הגוף הגדול יותר יכולים לקרוע את הקטן לגזרים, כפי שקרה לשביט שומייקר-לוי 9 כשהתקרב לצדק. תהליכי הקריעה על ידי כוחות הגאות יכולים לפלוט שברים לחלל הבין כוכבי, וזה הוצע כמקור אפשרי של אומואמואה. אבל עדיין יש אי ודאות רבה האם תהליך כזה יוכל להסביר את התכונות הלא מובנות של אומואמואה.

ז’אנג ולין ביצעו הדמיות מחשב ברזולוציה גבוהה כדי למדל את הדינמיקה המבנית של עצם שנע קרוב לכוכב. הם מצאו שאם העצם מתקרב מספיק לכוכב, הכוכב יכול לקרוע אותו לרסיסים מאוד מוארכים שנפלטים לאחר מכן לתוך החלל הבין כוכבי.
“הצורה המוארכת משכנעת יותר כשמביאים בחשבון את ההשתנות של חוזק החומרים בזמן המפגש עם הכוכב. היחס בין הציר הארוך והציר הקצר יכול להיות אפילו גדול יותר מעשר לאחד”, אמר ז’אנג.

המידול התרמי של החוקרים הראה שפני השטח של רסיסים שמקורם בקריעה של הגוף הראשוני יותכו במרחק קצר מאוד מהכוכב ויתעבו שוב במרחקים גדולים יותר, ועל ידי כך יוצרים קרום קוהזי שיבטיח את היציבות המבנית של הצורה המוארכת.
“פיזור החום במשך תהליך הקריעה על ידי כוחות הגאות של הכוכב גם מכלה כמויות גדולות של נדיפים, וזה מסביר לא רק את הצבעים של פני השטח של אומואמואה והיעדרו של זנב נראה, אלא גם את היובש המשוער של האוכלוסייה הבין כוכבית”, אמר ז’אנג. “למרות זאת, כמה נדיפים עם טמפרטורת סובלימציה גבוהה שקבורים מתחת לפני השטח, כמו קרח של מים, יכולים להישאר בצורה מעובה”.

תצפיות על אומואמואה לא הראו פעילות שביטית, ורק קרח של מים הוא מקור אפשרי לפליטת גזים שתסביר את התנועה הלא כבידתית שלו. אם אומואמואה נוצר ונפלט על ידי התרחיש של ז’אנג ולין, הרבה קרח של מים שיורי יכול להיות משופעל במעבר שלו דרך מערכת השמש. פליטת הגזים כתוצאה מכך יכולה לגרום לתאוצות שמתאימות למסלול דמוי השביט של אומואמואה.

“התרחיש של התרוססות על ידי כוחות גאות לא רק מציג דרך ליצירת אומואמואה אחד בודד, אלא גם מסביר את האוכלוסייה הגדולה של עצמים בין כוכביים דמויי אסטרואידים”, אמר ז’אנג.
החישובים של החוקרים מראים את היעילות של כוחות גאות ביצירת עצם מסוג זה. אבות מוצא אפשריים, כולל שביטים עם תקופה ארוכה, דיסקים של פסולת ואפילו סופר כדורי ארץ, יכולים להפוך לחתיכות בגודל של אומואמואה במפגשים עם כוכבים.
המחקר הזה תומך בהשערות שיש אוכלוסייה גדולה של עצמים בין כוכביים דמויי אומואמואה. היות שהעצמים האלה יכולים לעבור דרך התחומים של אזורים ניתנים למחייה, אי אפשר לשלול את האפשרות שהם יכולים להעביר חומר שיכול ליצור חיים (שנקרא פנספרמיה). “זה תחום מאוד חדש. העצמים הבין כוכביים האלה יכולים לספק רמזים קריטיים על האופן שבו מערכות פלנטריות נוצרות ומתפתחות”, אמר ז’אנג.

לדברי לין, “אומואמואה הוא רק קצה הקרחון. אנחנו צופים שעוד הרבה מבקרים בין כוכביים עם תכונות דומות יתגלו על ידי תצפיות עתידיות באמצעות מצפה ורה סי. רובין שייפתח בקרוב”.
האסטרונום מהאקדמיה של הצי אמריקני מתיו נייט, שהוא מנהל משותף של צוות אומואמואה של המכון הבינ”ל למדעי החלל ולא היה מעורב במחקר החדש, אמר שהמחקר הזה “מסביר מצוין מגוון של תכונות לא רגילות של אומואמואה באמצעות מודל אחד קוהרנטי”.

“כשעצמים בין כוכביים עתידיים יתגלו בשנים הבאות, יהיה מאוד מעניין לראות אם מי מהם יציג תכונות כמו של אומואמואה. אם כן, זה יכול להצביע על כך שהתהליכים המתוארים במחקר הזה נפוצים”, אמר נייט.

להודעה של אוניברסיטת קליפורניה בסנטה קרוז

למאמר המדעי

עוד בנושא באתר הידען:

• שביט שזה עתה התגלה הוא ככל הנראה מבקר מחוץ למערכת השמש
• הזרעים של כוכבי הלכת הגיעו ממערכות שמש אחרות
• “אם החיים מתפשטים ממערכת שמש אחת למשניה נוכל לגלות את תבנית ההתפשטות”